lên khung dây và chiều quay của khung trong các trường hợp : a) Từ trường có phương thẳng đứng, chiều hướng lên. b) Từ trường có phương ngang, song song và cùng chiều với x’x. c) Từ t[r]
(1)ÔN TẬP CHƯƠNG IV LỰC TỪ
Bài tập 1: Xác định vectơ lực từ (phương, chiều, độ lớn) trường hợp sau:
a) B = 0,02T, α = 450, I = 5A, l = 5cm b) B = 0,05T, I = 4A, l = 10cm
ĐS: a F = 3,5.10-3 N ; b F = 0,02N
Bài tập 2: Xác định chiều cường độ dòng điện trường hợp sau:
a) B = 0,02T, l = 20cm, α = 600, F = 3.10-3 N b) B = 10-3 T, l = 10cm, F = 5.10-3 N
a) b)
ĐS: a, 3/2 A ; b, 50A
Bài tập 3: Một dậy dẫn thẳng dài mang dòng điện 20A, đặt từ trường có cảm ứng từ
B = 5.10-3T Đặt vng góc với vectơ cảm ứng từ chịu lực từ 10-3N Chiều dài đoạn dây dẫn bao nhiêu? ĐS: 1cm
Bài tập 4: Một đoạn dây dẫn dài l = 0,2m đặt từ trường cho dây dẫn hợp với vectơ cảm
ứng từ B ước = 300 Biết dòng điện chạy qua dây 10A, cảm ứng từ
B = 2.10-4T Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn bao nhiêu? ĐS: 2.10-4N
Bài tập 5: Một đoạn dây dẫn dài l = 0,8m đặt từ trường cho dây dẫn hợp với vectơ cảm
ứng từ B góc = 600 Biết dịng điện I = 20A dây dẫn chịu lực từ F = 2.10-2N Độ lớn cảm ứng từ
B bao nhiêu?
ĐS: l,4.10-3T Bài tập 6: Hãy xác định đại lượng yêu cầu biết:
a) B = 0,02 T, I2A, 5 cm, α 30 Tìm F = ? (10–3 N)
b) B0 03, T, 10 cm, F0 06, N, 45 Tìm I = ? (20 A) c) I5 A, 10 cm, F 0,01 N, α 90 Tìm B = ? (0,02 T)
I α
I
I α
(2)x y
I
Bài tập 7: Một dây dẫn có dịng điện chạy qua đặt từ trường hình
Trong hình (1) (2), dây dẫn vng góc với mặt phẳng hình vẽ Trong hình (3), dây dẫn song song với mặt phẳng hình vẽ
Trong hình (4) (5), từ trường Bvng góc với mặt phẳng hình vẽ Trong trường hợp, xác định hướng lực từ tác dụng lên dây dẫn
XÁC ĐỊNH CẢM ỨNG TỪ DO MỘT SỐ DỊNG ĐIỆN CĨ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT Bài tập 8: Một dây dẫn thẳng dài xun qua vng góc với mặt phẳng hình vẽ gốc O hệ trục
Oxy nằm mặt phẳng hình vẽ Cho dịng điện I = A có chiều hình vẽ Xác định vecto cảm ứng từ điểm
a) A x1 6cm;y2cm b) A x2 0cm;y5cm c) A3 x 3cm;y4cm d) A x4 1cm,y 3cm ĐS: a) 1,9.10–5 T b) 2,4.10–5 T
c) 2,4.10–5 T d) 3,8.10–5 T
Bài tập 9: Khung dây trịn bán kính R 5 cm (gồm N 100 vịng dây quấn nối tiếp cách điện với nhau) đặt khơng khí có dịng điện I qua vịng dây, từ trường tâm vịng dây B5.104T Tìm I? (0,4 A)
Bài tập 10: Một sợi dây dẫn chiều dài 18,84 m bọc lớp cách điện mỏng quấn thành
một khung dây trịn có đường kính 10 cm Cho dịng điện có cường độ I0,4A qua vịng dây Tính
cảm ứng từ vòng dây
Bài tập 11: Một ống dây thẳng chiều dài 20 cm, đường kính cm Một dây dẫn có vỏ bọc cách điện dài
300cm quấn theo chiều dài ống Ống dây khơng có lõi đặt khơng khí Cường độ dịng điện qua dây dẫn 0,5 A Tìm cảm ứng từ ống dây (0,015 T)
Bài tập 12: Một ống dây dài 50 cm, cường độ dòng điện chạy qua vòng dây A, cảm ứng từ bên
(3)NGUYÊN LÍ CHỒNG CHẤT TỪ TRƯỜNG
Bài tập 13: Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 20 cm khơng khí, có hai dịng
điện ngược chiều, có cường độ I1 = A; I2 = A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng
điện gây điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 là16 cm cách dây dẫn mang dòng I2
4cm (B = 3.10–5 T)
Bài tập 14: Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 10 cm khơng khí, có hai dịng điện
ngược chiều, có cường độ I1 = A; I2 = 16 A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng
điện gây điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 là6 cm cách dây dẫn mang dòng I2 cm Bài tập 15: Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 20 cm khơng khí, có hai dòng điện
ngược chiều, cường độ I1 = I2 = A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện
này gây điểm M cách hai dây dẫn khoảng 30 cm (B = 4.10–6 T)
Bài tập 16: Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn d1 d2 đặt song song khơng khí cách khoảng
d 10 cm, có dịng điện chiều I1 = I2 = 2,4 A qua Tính cảm ứng từ a) M cách d1 d2 khoảng r = cm (BM = 0)
b) N cách d1: r1 = 20 cm, cách d2: r2 = 10 cm (BN = 0,72.10–5 T)
c) P cách d1: r1 = cm, cách d2: r2 = cm (BP = 10–6 T)
Bài tập 17: Hai dây đẫn thẳng dài vô hạn, đặt song song khơng khí cách đoạn d = 12 cm
có dịng điện chiều I1 = I2 = 10 A chạy qua Một điểm M cách hai dây dẫn đoạn x
a) Khi x10cm Tính độ lớn cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện chạy hai dây dẫn gây điểm M (B = 3,2.10–5 T)
b) Hãy xác định x để độ lớn cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây đạt giá trị cực đại Tính giá trị cực đại (x = 8,5 cm – Bmax = 3,32.10–5 T)
Bài tập 18: Hai dây đẫn thẳng dài vô hạn, đặt song song khơng khí cách đoạn d = 2a có
các dịng điện ngược chiều cường độ I1 = I2 = I chạy qua
a) Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M cách hai dây dẫn
đoạn x (
a B I
x
2
4 10
)
b) Hãy xác định x để độ lớn cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây đạt giá trị cực đại Tính giá
trị cực đại (x = a, max
I
B
a
4 10 7
)
Bài tập 19: Một dây dẫn thẳng, dài có vỏ bọc cách điện, khoảng
(4)Bài tập 20: Tính cảm ứng từ tâm vòng dây dẫn đồng tâm, có bán kính R 2R Trong
vịng trịn có dịng điện I1 = I2 = I = 10 A chạy qua Biết R = cm Xét trường hợp sau :
a) Hai vòng tròn nằm mặt phẳng, hai dòng điện chạy chiều (3,75π.10–5 T) b) Hai vòng tròn nằm mặt phẳng, hai dòng điện chạy ngược chiều.(1,25π.10–5 T) c) Hai vòng tròn nằm hai mặt phẳng vng góc (5 10
4
π
T)
Bài tập 21: Một dây dẫn dài căng thẳng, dây uốn thành vòng
tròn bán kính R = cm, chỗ chéo dây dẫn cách điện Dòng điện chạy dây có cường độ A Tính cảm ứng từ tâm vịng trịn?
XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CĨ CẢM ỨNG TỪ TRIỆT TIÊU
Bài tập 22: Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 15 cm khơng khí, có hai dịng điện
cùng chiều, có cường độ I1 = 10 A, I2 = A chạy qua Xác định điểm M mà cảm ừng từ tổng
hợp hai dòng điện gây (AM = 10 cm, BM = cm)
Bài tập 23: Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 10 cm khơng khí, có hai dịng điện
ngược chiều, có cường độ độ I1 = 20 A, I2 = 10 A chạy qua Xác định điểm N mà cảm ừng từ
tổng hợp hai dòng điện gây (AM = 20 cm, BM = 10 cm)
Bài tập 24: Hai dây dẫn thẳng dài đặt song song, cách
khoảng 2a khơng khí, có dịng điện I1 = I2 = I
chiều qua Mặt phẳng P vng góc với hai dây cắt hai dây A1, A2 O trung điểm A1A2 Trục Ox nằm mặt
phẳng P vng góc với A1A2
a) Xác định vector cảm ứng tổng hợp O
b) Xác định cảm ứng tổng hợp M Ox với OM = x c) Xác định vị trí điểm M Ox có cảm ứng từ cực đại Tính
giá trị cực đại
d) Đặt dây dẫn thứ ba có dịng I3 qua, song song với hai dây qua O Xác định chiều độ
lớn I3 để cảm ứng tổng hợp M1 điểm có tọa độ OM1 = a triệt tiêu
ĐS a BO = b
M
I x
B
a x
2
4 10
c max
I B
a
2 10
(5)Bài tập 25: Cho hai dây dẫn thẳng dài vô hạn, đặt khơng khí, đặt khơng khí, cách
khoảng d = 80cm Dòng điện hai dây chiều cường độ I1 = I2 = I = 1A Tính cảm
ứng từ điểm sau :
a Điểm M cách hai dây khoảng 50cm
b Điểm N cách dây thứ 100cm, cách dây thứ hai 60cm ĐS :a 4,8.10-7T ; b 1,26.10-7T
Bài tập 26: Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn d1 ; d2 đặt song song khơng khí cách khoảng 10
cm, có dịng điện chiều I1 = I2 = I = 2,4A qua Tính cảm ứng từ tại: a M cách d1 d2 khoảng r = 5cm b N cách d1 20cm cách d2 10cm c P cách d1 8cm cách d2 6cm d Q cách d1 10cm cách d2 10cm
ĐS : a BM = ; b BN = 0,72.10 – T ; c BP = 10 – T ; d BQ = 0,48.10 – T
Bài tập 27: Hai dây dẫn thẳng dài vô hạn d1 ; d2 đặt song song khơng khí cách khoảng cm,
có dịng điện ngược chiều I1 = 2A ; I2 = 6A qua Tính cảm ứng từ M cách d1 4cm cách d2 3cm ĐS : B = 4,12.10 –
T
LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN KHUNG DÂY Bài tập 28: Một khung dây hình chữ nhật MNPQ có cạnh MN = 25 cm
và NP = 50 cm đặt mặt phẳng thẳng đứng cho MN nằm ngang, quay tự quanh trục xx’ nằm ngang trục yy’ thẳng đứng Khung dây mang dòng điện I 12 A chạy theo chiều từ N đến M, đặt từ trường có cảm ứng từ B 0,20T Xác định lực từ tác dụng
lên khung dây chiều quay khung trường hợp : a) Từ trường có phương thẳng đứng, chiều hướng lên
b) Từ trường có phương ngang, song song chiều với x’x c) Từ trường có phương vng góc với khung dây
ĐS : a) FMN = FPQ = 0,6 N b) FMN = FPQ = 1,2 N c) FMN = FPQ = 0,6 N, FMQ = FPN = 1,2 N Bài tập 29: Một dịng điện có cường độ I = 12 A chạy qua khung
dây dẫn hình tam giác MNP vng góc M, đặt nằm ngang Khung dây đặt từ trường đều, có cảm ứng từ B = 0,4 T, đường sức từ song song với cạnh MP khung dây Cho biết FMN tác dụng lên
đoạn MN có độ lớn FMN = 2,4 N có chiều hướng lên
a) Xác định chiều dòng điện khung dây chiều dài dây MN (MN = 0,5 m)
(6)Bài tập 30: Cho khối lập phương có cạnh dài L = 40 cm Dịng điện có
cường độ I = A chạy qua dây dẫn ab, bc, cd da theo chiều hình Một từ trường có cảm ứng từ B = 0,02 T có chiều từ lên Xác định vector lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn
ĐS : Fab = – Fbc = 0,04 N – Fcd = 0,04 N – Fda = 0,047
LỰC LORENTZ
Bài tập 31: Một e bay vng góc với đường sức từ trường có độ lớn 5.10-2T chịu
lực lorenxơ có độ lớn 1,6.10-14N Vận tốc e bay vào ? ĐS : 2.106 m/s
Bài tập 32: Một hạt mang điện tích q = 4.10-10C chuyển động với vận tốc v = 2.105 m/s từ trường
đều Mặt phẳng quĩ đạo hạt vng góc với vectơ cảm ứng từ Lực Lorentz tác dụng lên hạt có
giá trị 4.10-5N Tính cảm ứng từ B từ trường
ĐS : 0,5T
Bài tập 33: Hạt mang điện chuyển động từ trường mặt phẳng quĩ đạo hạt vng góc với
vector cảm ứng từ Nếu hạt chuyển động với vận tốc v1 = 1,8.106 m/s lực Lorentz tác dụng lên hạt
có giá trị f1 = 2.10-6 N Hỏi hạt chuyển động với vận tốc v2 = 4,5.107 m/s lực f2 tác dụng lên hạt
có giá trị ? ĐS : 5.10-5N
Bài tập 34: Một chùm hạt α có vận tốc ban đầu không đáng kể tăng tốc hiệu điện U = 106V
Sau tăng tốc, chùm hạt bay vào từ trường cảm ứng từ B = 1,8T Phương bay chùm hạt vuông góc với đường cảm ứng từ
a Tìm vận tốc hạt α bắt đầu bay vào từ trường m = 6,67.10-27 kg ; cho q = 3,2.10-19 C
b Tìm độ lớn lực Lorentz tác dụng lên hạt
ĐS : a v = 0,98.107 m/s ; b f = 5,64.10-12 N
Bài tập 35: Một proton electron chuyển động vào từ trường có cảm ứng từ
B = 0,40 T, theo phương vuông góc với đường sức từ, với vận tốc có độ lớn v = 5,0.106 m/s Biết
proton electron có điện tích qp = +1,6.10–19 C qe = –1,6.10–19 C, có khối lượng lần
lượt mp = 1,67.10–27 kg me = 9,11.10–31 kg
a) Tính độ lớn lực Lorentz tác dụng lên hạt (3,2.10–13 N)
(7)Bài tập 36: Một proton có khối lượng m1 =1,67.10–27 kg điện
tích q = 1,6.10–19 C chuyển động từ trường đều, vạch quỹ đạo nửa đường trịn đường kính PQ = 2R1 = 25,6 cm
với vận tốc đầu v1 vng góc với cảm ứng từ B Cho biết
B = 0,08 T
a) Xác định chiều B tính vận tốc v1 proton thời gian để proton chuyển động từ
P đến Q (v1 = 9,8.105 m/s, t1 = 4,1.10–6 s)
b) Một hạt thứ hai có khối lượng m2 mang điện q = 1,6.10–19 C có động với proton
thứ đến điểm P với vận tốc v2 Hạt thứ hai vạch quỹ đạo nửa đường trịn đường kính
PR = 2R2 = 36,2 cm Thiết lập hệ thức m1, m2, R1 R2 Suy khối lượng m2
(m2 = 3,34.10–27 kg)
Bài tập 37: Một electron có động 2,77.10–19 J chuyển động vào vùng có từ trường có phương vng góc với vận tốc electron có cảm ứng từ B = 4,48.10–5 T Bán kính quỹ đạo trịn
của electron đo 9,90 cm Cho điện tích electron –1,6.10–19 C a) Hãy tính khối lượng electron suy độ lớn vận tốc electron b) Tính chu kì chuyển động tròn electron quỹ đạo